¿Cuál es la importancia de la ingeniería genética y la salud médica?
Los microorganismos crecen rápidamente y son fáciles de controlar, lo que los hace aptos para la producción industrial a gran escala. Si se introducen genes para biosintetizar los componentes farmacológicos correspondientes en células microbianas para producir los fármacos correspondientes, no sólo se resolverá el problema del rendimiento, sino que también se reducirán en gran medida los costos de producción.
La insulina es un fármaco específico para el tratamiento de la diabetes. Durante mucho tiempo sólo se podía extraer del páncreas de cerdos, vacas y otros animales. 100 kg de páncreas sólo pueden extraer de 4 a 5 g de insulina. Su producción es baja y el precio es alto, como puedes imaginar. Cuando el gen de la insulina sintética se introduce en E. coli, se pueden producir 100 g de insulina por cada 2000 litros de medio de cultivo. La producción industrial a gran escala no sólo resuelve el problema de la producción de medicamentos, que son más caros que el oro, sino que también reduce su precio entre un 30% y un 50%.
El interferón es una panacea para el tratamiento de infecciones virales. En el pasado, se extraía de sangre humana y solo se usaban 300 litros de sangre para extraer 1 mg. No hace falta decir lo "precioso" que es. El interferón α-2b humano modificado genéticamente (Andafen) es el primer interferón α-2b humano modificado genéticamente en China. Tiene las funciones de antivirus, inhibiendo la proliferación de células tumorales y regulando la función inmune humana. Es ampliamente utilizado en el tratamiento de enfermedades virales y diversos tumores. Actualmente es reconocido internacionalmente como el fármaco de primera elección para el tratamiento de enfermedades virales y el principal fármaco para el tratamiento biológico de tumores. La producción industrial de sangre artificial, interleucinas y vacunas contra la hepatitis B mediante ingeniería genética ha desempeñado un papel importante en el alivio del sufrimiento humano y la mejora de la salud humana.
Diagnóstico genético y terapia génica. El uso de "sondas de ADN" diseñadas y fabricadas mediante ingeniería genética para detectar infecciones virales y defectos genéticos como el virus de la hepatitis no sólo es preciso, sino también rápido. La introducción de genes normales en pacientes con enfermedades genéticas mediante ingeniería genética puede aliviar el dolor de los pacientes de inmediato. Los pacientes con inmunodeficiencia combinada grave carecen de una función inmune humana normal y morirán mientras estén levemente infectados por bacterias o virus. El mecanismo de esta enfermedad es una mutación en el gen que codifica la adenosina desaminasa (ADA) en los cromosomas autosómicos de la célula, que puede tratarse mediante ingeniería genética.
La ingeniería genética llevará la medicina tradicional china a una nueva era.
En el simposio internacional "Medicina tradicional china y medicina natural", los expertos chinos consideraron que la investigación sobre plantas u órganos medicinales modificados genéticamente, la clonación de genes enzimáticos clave para vías metabólicas secundarias eficaces y la investigación sobre marcadores moleculares de ADN de la medicina tradicional china, El estudio de los chips genéticos de la medicina tradicional china se ha convertido en un punto candente en la investigación de la medicina tradicional china y llevará la medicina tradicional china a una nueva era. Según Guo De'an, subdirector del Laboratorio Estatal Clave de Medicamentos Naturales y Biomiméticos de la Universidad de Pekín, la investigación sobre plantas, órganos y tejidos medicinales genéticamente modificados es uno de los campos más activos de la biotecnología de la medicina tradicional china en mi país en los últimos años. años.
En el estudio de plantas medicinales genéticamente modificadas, el Instituto de Plantas Medicinales de la Academia China de Ciencias Médicas utilizó Agrobacterium rhizogenes y Agrobacterium tumefaciens para inducir a Salvia miltiorrhiza a formar raíces peludas y agallas en la corona, y luego diferenciarse en plantas. Realizaron un estudio comparativo sobre su morfología y composición química con la de Salvia miltiorrhiza cultivada. Los resultados mostraron que las plantas regeneradas a partir de raíces peludas tenían hojas encogidas, entrenudos acortados, plantas enanas y raíces fibrosas desarrolladas. Las plantas regeneradas a partir del tejido de la agalla de la corona tienen plantas altas, sistemas de raíces bien desarrollados y altos rendimientos. El alto contenido de tanshinona es de gran importancia para el cultivo de salvia y la mejora de la calidad de los materiales medicinales.
Guo De'an dijo que estudiar las vías biosintéticas de los componentes químicos de la medicina tradicional china no solo es beneficioso para la síntesis biomimética de estos componentes químicos, sino que también puede controlar artificialmente la síntesis de estos componentes químicos, lo que es beneficioso para la síntesis direccional de los componentes químicos requeridos. La investigación nacional en esta área ya ha comenzado. Se entiende que la aplicación de la biotecnología en la investigación de la medicina tradicional china en mi país está emergiendo gradualmente. En algunos aspectos, como el cultivo de tejidos y células de plantas medicinales, hemos acumulado de 20 a 30 años de experiencia, la teoría y la tecnología también son bastante maduras y han formado una cierta escala en todo el país. Entre ellos, la investigación sobre ingeniería celular de hierbas medicinales chinas se encuentra en su apogeo.
Guo De'an dijo que ante el problema de que muchas plantas silvestres están al borde de la extinción y son difíciles de introducir en algunos entornos especiales, los científicos chinos han comenzado a explorar la producción de metabolitos secundarios útiles a través de la masa. cultivo de células y órganos vegetales superiores.
Los contenidos de la investigación incluyen la detección de tejidos o líneas celulares de alto rendimiento, la optimización de las condiciones de cultivo y la regulación de las vías biosintéticas de metabolitos secundarios, con el fin de reducir costos y aumentar la producción de metabolitos secundarios.
Además, últimamente también ha surgido silenciosamente y ha logrado ciertos avances la investigación sobre la biotransformación de componentes químicos exógenos utilizando células de cultivos vegetales en suspensión o raíces adventicias y raíces peludas.
Además, los científicos están prestando más atención a la regulación de las vías biosintéticas de los metabolitos secundarios. Estos estudios han logrado resultados interesantes, lo que indica que el cultivo celular de plantas medicinales en mi país ha entrado en una nueva era.
Guo De'an cree que las principales direcciones de investigación en el futuro deberían centrarse en el cultivo de células tisulares de plantas medicinales preciosas y en peligro de extinción; medicina tradicional china. Además, debería reforzarse la investigación biotecnológica en medicina animal.
Animales transgénicos que producen los medicamentos más eficaces
Los animales transgénicos son un sistema de expresión-respuesta individual que representan los últimos logros en la producción de medicamentos en la era actual y también son los organismos más complejos y prometedores. sistema de reacción. Para la producción de fármacos genéticos a través de animales y ganado transgénicos, el sitio ideal de expresión es la glándula mamaria. Dado que la glándula mamaria es un órgano exocrino, la leche no ingresa a la circulación interna y no afectará las reacciones fisiológicas y metabólicas de los propios animales transgénicos. El producto genético obtenido de la leche de animales transgénicos no sólo tiene un alto rendimiento y es fácil de purificar, sino que también la proteína expresada está completamente modificada y tiene una actividad biológica estable, por lo que también se le llama "biorreactor de glándula mamaria animal". 1994 La Academia de Ciencias de China publicó un biorreactor de oviductos de aves transgénicas y construyó un vector de expresión utilizando las secuencias flanqueantes del gen de la proteína de la clara de huevo. "Biotechnology Newsletter" Número 6 1997 El primer simposio internacional sobre animales transgénicos se celebró en Beijing en 1996. En 2007, el Programa Nacional 863 de China se incluyó en las directrices. Utilizar las glándulas mamarias de vacas, ovejas y otros animales genéticamente modificados para expresar genes de proteínas que necesitan los humanos equivale a construir una gran fábrica farmacéutica. Esta fábrica farmacéutica obviamente tiene las ventajas de una baja inversión, alta eficiencia y ausencia de contaminación.
Desde un punto de vista biológico, la utilización y eficiencia de conversión de energía por parte de los organismos vivos no puede lograrse mediante ningún dispositivo mecánico en el mundo actual. Por tanto, producir medicamentos a través de animales genéticamente modificados es el método más eficiente y avanzado que se pueda imaginar.
La glándula mamaria de los animales transgénicos puede proporcionar continuamente la producción del gen objetivo (proteína del fármaco). No solo el rendimiento es alto, sino que el producto de expresión ha sido completamente modificado y procesado y tiene una actividad biológica estable. Como biorreactor, el movimiento genéticamente modificado puede reproducirse indefinidamente, por lo que tiene las ventajas de bajo costo, ciclo corto y buenos beneficios. Algunas proteínas farmacéuticas aisladas de la leche de ganado genéticamente modificado se están utilizando en ensayos clínicos.
Actualmente, mi país ha obtenido ratones, conejos, peces, cerdos, ovejas y ganado vacuno transgénicos en el campo de la investigación con animales transgénicos.
Aunque los medicamentos o las proteínas preciosas producidas por biorreactores mamarios de animales genéticamente modificados (ganado) aún no han formado una industria, los economistas extranjeros predicen que los medicamentos producidos por animales genéticamente modificados se convertirán en una industria en unos diez años. en el mercado mundial. En ese momento, sólo las ventas anuales de medicamentos excedieron los 25 mil millones de dólares (excluyendo proteínas nutricionales y otros productos), lo que convirtió a la industria de biorreactores de mama de animales (ganado) genéticamente modificados en la nueva industria más rentable.
Desde junio de 5438 hasta el 25 de febrero de 2000, la aparición de tres ovejas genéticamente modificadas en Beijing y varias verduras, arroz y algodón genéticamente modificados antes hicieron que la gente prestara más atención a la tecnología genéticamente modificada. Entonces, ¿qué tipo de tecnología misteriosa es la tecnología genéticamente modificada?
Académico de la Academia China de Ingeniería y director del Instituto de Genética Médica del Hospital Infantil de Shanghai cree que los animales genéticamente modificados se refieren a métodos experimentales que utilizan genes animales o humanos que la gente quiere estudiar, o proteínas. Los genes con valor económico, a menudo llamados genes exógenos, se introducen artificialmente en los óvulos fertilizados del animal (o células embrionarias tempranas) para integrarlos con el propio genoma del animal. De esta manera, los genes extraños pueden proliferar a medida que las células se dividen y transmitirse de manera estable a la siguiente generación de animales.
El Sr. Tian, director de ganadería del Centro de Biotecnología Xingluyuan de Beijing, la tercera zona de demostración experimental agrícola de alta tecnología en el distrito de Shunyi, Beijing, dijo que radica la importancia de los animales y las ovejas genéticamente modificados. no en las propias ovejas, sino en las ovejas que producen. La alfa antitripsina se puede extraer de la leche, y cada una de ellas puede considerarse una fábrica farmacéutica genética natural de enorme valor.
El Sr. Tian presentó que la preparación de ovejas transgénicas consiste en inyectar el gen de α-antitripsina humana en el núcleo de la célula masculina del óvulo fertilizado de la oveja mediante micromanipulación e integrarlo con los propios genes de la oveja para formar un todo indivisible. Este nuevo genoma puede transmitirse de forma estable a los corderos al nacer. Las cabras también se han convertido en nuevas cepas creadas artificialmente que son diferentes de las cabras, y su descendencia también portará este gen alfa antitripsina. El proceso es algo similar al injerto de plantas.
Preparar animales transgénicos es una tarea compleja. En la actualidad, en el desarrollo de animales transgénicos, la tasa de integración de genes extraños en el propio genoma del animal es baja, su expresión a menudo no es ideal y las características inherentes de los genes extraños no se pueden expresar completamente o no se pueden expresar. La tasa de integración de animales de experimentación como ganado vacuno, ovino y porcino es generalmente de alrededor de 1. Puede haber muchas razones para esto. El primero es el problema del gen diana. Los niveles de expresión de diferentes genes extraños son diferentes y varían de persona a persona. En segundo lugar, es razonable si la combinación y conexión de las partes internas del vector de expresión del gen extraño es razonable y, más importante aún, si el gen extraño alcanza una posición integrada en el genoma animal; Los científicos aún no saben dónde la integración es más expresa y dónde es más baja. Los humanos no pueden controlar dónde se integran los genes extraños y sólo pueden integrarlos al azar. Por tanto, la baja tasa de integración es inevitable.
Aunque todavía existen algunas tecnologías para animales transgénicos que deben resolverse con urgencia, el tremendo progreso logrado en la investigación con animales transgénicos, especialmente su amplia aplicación en diversos campos, ha tenido un profundo impacto en la biomedicina y la ganadería. y las industrias farmacéuticas.